2 Проектування програмного забезпечення

Розробка ефективного і функціонального програмного забезпечення передбачає попереднє проведення глибокого аналізу предметної області. Зокрема, визначальну роль у якості розроблюваного програмного забезпечення відіграє правильний вибір методу для його реалізації.

2.1 Огляд методів приховування інформації в аудіо середовищі

Слухова система людини (ССЛ) сприймає більш ніж мільярд до одного в діапазоні потужності і більш ніж тисяча до одного в частотному діапазоні. Крім цього, високою є і чутливість до адитивного білому шуму. Відхилення у звуковому файлі можуть бути виявлені аж до однієї десятимільйонної (на 70 дБ нижче рівня зовнішніх шумів) [5].

Незважаючи на це, існують певні можливості для приховування інформації і в аудіо середовищі. Хоча ССЛ і має широкий динамічний діапазон, вона характеризується досить малим різницевим діапазоном. Як наслідок, гучні звуки сприяють маскуванню тихих звуків. Крім того, ССЛ не здатна розрізняти абсолютну фазу, розпізнаючи тільки відносну. Також, існують деякі види спотворень, викликаних навколишнім середовищем, які настільки звичні для слухача, що в більшості випадків ним ігноруються.

Подібні особливості слухового апарату людини дозволяють вдало використовувати аудіо середовище з метою стеганографічного захисту конфіденційної інформації [6].

Існує чотири стеганографічних методи приховування інформації в аудіо середовищі:

- метод найменших значущих бітів;

- метод розширення спектру;

- метод приховування в луна-сигналі;

- метод фазового кодування.

Суть методу найменших значущих бітів полягає в заміні останніх значущих бітів в контейнері на біти приховуваного повідомлення. Різниця між порожнім і заповненим контейнерами повинна бути не відчутна для органів сприйняття людини.

Методи приховування в луна-сигналі застосовуються використовують нерівномірні проміжки між луна-сигналами для кодування послідовності значень. При накладенні ряду обмежень дотримується умова непомітності для людського сприйняття. Луна характеризується трьома параметрами: початкової амплітудою, ступенем згасання, затримкою. При досягненні певного порогу між сигналом і луною вони змішуються. В цій точці людське вухо не може відрізнити ці два сигнали. Наявність цієї точки складно визначити, і вона залежить від якості вихідного запису, слухача. Найчастіше використовується затримка близько 1/1000, що цілком прийнятно для більшості записів і слухачів. Для позначення логічного нуля і одиниці використовується дві різних затримки. Вони обидві повинні бути менше, ніж поріг чутливості вуха слухача.

При використанні методу фазового кодування відбувається заміна вихідного звукового елемента на відносну фазу, яка і є секретним повідомленням. Фаза послідовних елементів повинна бути додана таким чином, щоб зберегти відносну фазу між вихідними елементами.

Метод розширеного спектра полягає в тому, що спеціальна випадкова послідовність вбудовується в контейнер, потім, використовуючи узгоджений фільтр, дана послідовність детектується. Даний метод дозволяє вбудувати велику кількість повідомлень у контейнер, і вони не будуть заважати один одному. Метод запозичений з широкосмугового зв'язку [7].

2.2 Метод найменших значущих бітів

Кодування молодших розрядів є найпростішим способом впровадити конфіденційні дані в інші структури даних. Використовуючи звуковий сигнал, шляхом заміни найменш значущих бітів кожної точки здійснення вибірки, представленої двійкової послідовністю, можна зашифрувати значний обсяг інформації.

Теоретично, пропускна здатність стеганоканалу складає 1 Кб/сек на 1 кГц в каналі без перешкод, бітова швидкість передачі даних складе 8 Кб/сек в послідовності, яка оцифрована з частотою 8 кГц, і 44 Кб/сек в послідовності з частотою дискретизації 44 кГц. Платою за високу пропускну здатність каналу є відчутний на слух низькочастотний шум. Чутність даного шуму безпосередньо залежить від вмісту сигналу-контейнера. Наприклад, шум глядачів під час ефіру спортивного змагання в достатньому ступені маскував би шум найменших біт, модифікованих кодуванням. Однак зазначений шум буде відчутним на слух при використанні в якості контейнера аудіо запису гри струнного квартету. Для компенсації внесених спотворень доцільним буде використання адаптивної атенюації даних.

Головний недолік методу кодування найменш значущих біт – це його слабка стійкість до сторонніх впливів. Вбудована інформація може бути зруйнована через наявність шумів а каналі, в результаті передискретизації вибірки тощо, за винятком випадків, коли інформація вбудовувалася з внесенням надлишковості. Проте останнє, забезпечуючи прийнятну стійкість до завад, призводить до зменшення швидкості передачі даних [8].

2.3 Приховування інформації в аудіо сигналах формату wav

Wav – це формат аудіо файлу, розроблений компаніями Microsoft та IBM. Wav базується на форматі riff, поширюючи його на інформацію про такі параметри аудіо, як застосований кодек, частота дискретизації та кількість каналів.

Хоча файли wave можуть бути записані за допомогою будь-яких кодеків аудіо, звичайно використовується нестиснений PCM, який призводить до великих обсягів файлу (близько 172 кБ на секунду для CD-якості).

Формат wav був частково витіснений стисненими форматами, проте, завдяки своїй простоті, надалі знаходить широке використання в процесі редагування звуку та на переносних аудіопристроях, таких як програвачі та цифрові диктофони.

Музичний wav-файл виступає не в ролі об'єкту захисту, а в ролі контейнера для передачі секретних текстів, адже в wav-форматі спочатку міститься багато надлишкової інформації, яку можна замінити непомітно для людського вуха [9].